(57)【要約】【課題】本発明の課題は、光ファイバーマトリックス投影露光において、光ファイバーマトリックスの射出口の大きさを、パターンを効率的に接続露光できる小寸法に変換することである。【解決手段】光ファイバーマトリックスの射出口に光ファイバー素線のコア部よりも小さい開口群を有する開口制限マスクを配し、射出側開口を要素光源として投影露光する。各コア部から射出される光線をそれぞれ集光する光学系を設け、該集光光学系の射出光線をコア部より小さい開口群を有する開口制限マスクに導き、射出側開口を要素光源として投影露光しても良い。効率的に接続露光するには、Ｎを３以上の正の整数、該光ファイバー素線の配列ピッチをｐとする時、開口制限マスクの開口群を直径が（２ｐ／Ｎ）×（０．８５〜１．１５）の範囲の円形または擬似円形とする。【選択図】  図１
2005019929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出口を配列した光ファイバー群と、該光ファイバー群の各光ファイバー素線に光を供給するか否かを制御して任意に配光する手段と、該光ファイバー群の射出口の明暗を投影して被露光基板上に光像を形成する投影光学系と、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板とを相対的に間欠移動もしくは連続移動させる機構、とを有し、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板との相対的な間欠移動もしくは連続移動の間の、該光ファイバー群の射出口明暗の投影露光結果を、被露光基板上で重畳させて繋ぎ合わせる光ファイバーマトリックス投影露光装置において、前記光ファイバー群の射出口に近接または密着させて、該光ファイバー群を構成する光ファイバー素線のコア部よりも小さい開口群を有する開口制限マスクを配し、該開口制限マスクの射出側開口を要素光源として投影露光することを特徴とする光ファイバーマトリックス投影露光装置
【請求項２】
射出口を配列した光ファイバー群と、該光ファイバー群の各光ファイバー素線に光を供給するか否かを制御して任意に配光する手段と、該光ファイバー群の射出口の明暗を投影して被露光基板上に光像を形成する投影光学系と、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板とを相対的に間欠移動もしくは連続移動させる機構、とを有し、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板との相対的な間欠移動もしくは連続移動の間の、該光ファイバー群の射出口明暗の投影露光結果を、被露光基板上で重畳させて繋ぎ合わせる光ファイバーマトリックス投影露光装置において、前記光ファイバー群の射出口の近傍に、該光ファイバー群を構成する光ファイバー素線の各コア部から射出される光線をそれぞれ集光する集光光学系を設け、前記集光光学系からの射出光線を光ファイバー素線のコア部より小さい開口群を有する開口制限マスクに導き、該開口制限マスクの射出側開口を要素光源として投影露光することを特徴とする光ファイバーマトリックス投影露光装置
【請求項３】
請求項１または請求項２の光ファイバーマトリックス投影露光装置において、Ｎを３以上の正の整数、該光ファイバー素線の配列ピッチをｐとする時、前記開口制限マスクの開口群を直径が（２ｐ／Ｎ）×（０．８５〜１．１５）の範囲の円形または擬似円形としたことを特徴とする光ファイバーマトリックス投影露光装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路、光素子、マイクロマシン部品等の様々な微細パターンをレチクルやマスク等の原図基板を用いずに投影露光転写する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石英、ガラス等の基板にクロム、酸化クロム等の金属膜で微細パターンを形成したレチクルやマスク等の原図基板を露光光線で照明し、投影レンズ等の投影光学系によって被露光基板上に投影露光転写する投影露光技術は、集積回路、光素子、マイクロマシン部品等の様々な微細パターンを投影露光転写する技術として多用されている。
【０００３】
しかしながら、消費生活の多様化に伴って集積回路、光素子、電子部品、光部品も多様化しており、製品の種類が増す傾向にある。
【０００４】
また、マイクロマシン部品の微細パターンについては、一般的にメモリ等の汎用電子部品に比べると必要数がもともと非常に少ない。
【０００５】
このように投影露光に対して少量多品種の用途が増えているが、原図基板は投影露光転写する数に依らず必要であり、高価な品物であるため、少量生産では製品コストにはねかえる。
【０００６】
このため、原図基板のかわりに光ファイバーをマトリックス状に並べた光ファイバーアレイを用い、各光ファイバー素線への光の供給・非供給を制御して任意のパターンを転写する、光ファイバーマトリックス投影露光技術が開発され、たとえば、特願２０００−１０５５５４７や２００１年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集の２３３ページ等に開示されている。
【０００７】
図１１は従来の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。任意の露光光線照明装置から発せられる露光光線１を集光光学系２により光ファイバー群３の入射側に導く。光ファイバー群３の入口には、各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎にシャッター４ａ、４ｂ、・・・、４ｎを設け、露光光線２の供給・非供給を制御する。フィルター６ａ、６ｂ・・・、６ｎは各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎからの射出光の強度を均一にそろえるためのフィルターである。図を分かり易くするため、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎを少数の本数として描いてあるが、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの本数は任意である。
【０００８】
このように構成した光ファイバー群３の射出口をマトリックス状に並べ、投影露光するパターンを明暗表示する。
【０００９】
光ファイバー群３の射出口に明暗表示されたパターン形状は、投影レンズ等の投影光学系８によって被露光基板９上に付した感光性材料上に結像され、明部からの射出光が到達する像の明部に相当する部分の感光性材料が露光されて感光する。１０ａ、１１ａは光ファイバー素線３ａから射出されて投影光学系８に入る光線と投影光学系８を出て被露光基板９上に到達する光線を示している。
【００１０】
光ファイバー群３の素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの断面形状は図１２に示すように一般に円形であり、中央のコア部２３と周辺のクラッド部２４とで構成される。光はコア部２３を伝わり、コア部２３も一般に円形なので、光ファイバー群３の射出口に明暗表示されるパターン形状も円形の組み合わせとなる。
【００１１】
したがって、被露光基板９上に付した感光性材料をライン状や矩形状等の連続した滑らかな輪郭を有する形状に露光するためには、図１３に示すように、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部２３の断面形状に相当する円形のパターン要素５１どうしの接続部を別の円形のパターン要素５２で露光する等、円形のパターン要素を適宜オーバーラップしながら露光するか、図１４に示すように、円形のパターン要素５１を矢印５３のごとく走査して露光することが必要である。
【００１２】
円形のパターン要素５１を走査して露光する場合も走査しない方向に対しては、別の円形のパターン要素を適宜オーバーラップさせて露光する必要がある。
【００１３】
そのためには、図１１の光ファイバー群３の射出口と被露光基板９とを相対的に移動したり走査したりする仕組みが必要であり、光ファイバーステージ１２および／または被露光基板ステージ１３により光ファイバー群３の射出口と被露光基板９とを相対的に間欠移動もしくは走査する。
【００１４】
図１３において、円形のパターン要素５１と５２とをオーバーラップさせて露光する時、オーバーラップの量が小さいと、すなわち、円形のパターン要素相互間の露光ピッチが大き過ぎると、転写されるパターンは図１５に示すように外形に凹凸を生ずる。
【００１５】
図１５において、矢印５４で示した寸法を最大線幅、矢印５５で示した寸法を最小線幅とし、（最大線幅−最小線幅）／（最大線幅＋最小線幅）を線幅変化率と定義し、露光ピッチと線幅変化率との関係を調べると、図１６に示すように、露光ピッチを円形のパターン要素の直径の約１／２以下とすれば、線幅変化率はほぼ０となり、転写されるパターンの外形は滑らかになる。
【００１６】
したがって、円形のパターン要素を滑らかに接続して任意のパターンを投影露光転写するためには、円形のパターン要素どうしを隣とオーバーラップさせる量をコア直径の約１／２以上に設定することが必要である。
【００１７】
オーバーラップさせる量が多くてもパターンは滑らかに接続される。しかしながら、同じ場所が何回も露光されると、任意のパターンを所定の線幅寸法に形成することが難しくなる。また、露光の回数が増し、それだけ光ファイバーステージ１２および／または被露光基板ステージ１３により光ファイバー群３の射出口と被露光基板９とを相対的に移動もしくは走査する回数も増すため、所要時間が増す。
【００１８】
一方、円形のパターン要素どうしが隣とオーバーラップする量をすべての場所で均一とするためには、露光間隔を光ファイバー素線の配列ピッチの、分母が２以上の整数分の１に等分して設定することが必要である。当然のことながら、露光間隔を光ファイバー素線の配列ピッチの１／２とすれば最も効率が良い。
【００１９】
しかしながら、露光間隔を光ファイバー素線の配列ピッチの１／２として円形のパターン要素どうしを隣とオーバーラップさせる量をコア直径の約１／２以上に設定するためには、クラッドがかなり薄い光ファイバーを密着配置した光ファイバーマトリックスを用いることが必要である。
【００２０】
クラッドの分、コア直径は光ファイバー素線の直径より小さくなるので、円形のパターン要素どうしの隣とのオーバーラップ量はコア直径の１／２より少しだけ小さくなる。しかし、実験によれば、たとえば、直径１２５μｍ、コア直径１１５μｍのプラスチック光ファイバーを密着配置した単列光ファイバーマトリックスを用いて、露光間隔を光ファイバー素線の配列ピッチの１／２の６２．５μｍとし、コア部のオーバーラップ量を５２．５μｍとしても、パターンはほぼ滑らかに接続されて転写された。
【００２１】
実験結果によると、隣どうしオーバーラップさせる量がコア半径の８５％程度迄はパターンの滑らかさが許容され、クラッドが薄い光ファイバーを密着配置した光ファイバーマトリックスを用いて、該光ファイバー素線の半径を露光ピッチとして円形のパターン要素をオーバーラップさせて露光すれば、任意のパターンを最も効率良く滑らかに接続して投影露光転写することができる。
【００２２】
これに対し、クラッドが厚く、コア直径が小さい場合には、光ファイバー素線の配列ピッチの１／３、１／４、１／５、・・・を露光ピッチとしてオーバーラップ露光することが必要となる。
【００２３】
すなわち、Ｎを３以上の正の整数とする時、露光ピッチを配列ピッチの１／Ｎとしてオーバーラップ露光することが必要となる。
【００２４】
露光所要時間を考えると、オーバーラップ露光する間隔は大きい程良く、できるだけ光ファイバー素線の配列ピッチを小さい整数で等分した間隔の方が好ましい。
【００２５】
その際、コア直径を光ファイバー素線の配列ピッチの約２／Ｎすなわち約２／３、約２／４、約２／５、・・・とし、コア直径の約１／２をオーバーラップさせて露光すれば、任意のパターンを最も効率良く滑らかに接続して投影露光転写することができる。
【００２６】
このように、光ファイバーマトリックス投影露光を用いれば、原図基板を用意することなく、円形のパターン要素をオーバーラップさせて露光したり走査したりすることにより、任意のパターンを投影露光することができる。パターン形状の指定や変更は、シャッター６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの制御指令を変えて光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎへの光の供給・被供給を制御すれば容易に可能である。
【００２７】
この光ファイバーマトリックス投影露光においては、パターンの要素をなすのが光ファイバーのコア直径であり、光ファイバーのコア直径によりパターン寸法が決まる。光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの１本により被露光基板９上に付した感光性材料に投影露光転写される円形のパターン要素の直径は、露光時間によりある程度制御できるが、基本的には（光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア直径）×（投影光学系の縮小率）となる。
【００２８】
したがって、感光性材料に投影露光転写される任意の転写パターンを微細化するには、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア直径を小さくするか、投影光学系８の縮小率を小さくすることが必要となる。
【００２９】
しかし、投影光学系８の縮小率を小さくすると、一度に被露光基板９上に投影露光できる領域が狭くなる。また、一般に縮小率を小さくするには投影光学系８の射出側開口数を大きくせざるを得ないため、縮小率を小さくすると、焦点深度が浅くなってしまう。焦点深度は開口数の２乗に反比例するためである。
【００３０】
このため、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア直径を小さくすることが好ましいが、光ファイバーのクラッド部は常時暗部となるため、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径をそのままにしてコア直径を小さくすると、パターン要素は微細化できるが、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの断面のうち露光に実際に使える部分が少なくなる。
【００３１】
したがって、できるだけクラッド部が薄くてコア部の大きい光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎを用い、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径自体を小さくすることが好ましい。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径を小さくすることには限度があり、現状の汎用的な光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径は１２５μｍである。このため、それよりも円形のパターン要素を小さくしようとすれば、コア部だけが小さい光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎを使わざるを得なくなる。
【００３３】
その場合、前述したように、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの１／３、１／４、１／５、・・・を露光ピッチとしてオーバーラップ露光することが必要となり、コア直径を光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの約２／３、約２／４、約２／５、・・・とすることが好ましい。
【００３４】すなわち、Ｎを３以上の正の整数とする時、露光ピッチを配列ピッチの１／Ｎとしてオーバーラップ露光することが必要となり、コア直径を光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの約２／Ｎとすることが好ましい。
【００３５】
被露光基板９上に付した感光性材料に投影露光転写されるパターンを微細化するには、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチもなるべく小さいことが望ましく、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎを密着配列するのが最も好ましい。
【００３６】
その場合には、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチが光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径と等しくなるため、コア直径は光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径の約２／３、約２／４、約２／５、・・・、すなわち、Ｎを３以上の正の整数とする時、約２／Ｎとすることが好ましい。
【００３７】
ところが、汎用的な光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎはコア直径が何種類かに限定されており、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチをなるべく小さくする時、必ずしもコア直径は光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの約２／３、約２／４、約２／５、・・・とならない。
【００３８】
また、入手できるコア直径に対応する転写パターンより寸法の小さい円形のパターン要素を得ることはできない。
【００３９】
このように、入手できる光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの直径に下限が存在し、かつ、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア直径も特定の種類に限定されているため、コア直径を極度に小さくすることや、所望のコア直径を任意に指定することはできず、コア直径により転写パターン寸法の微細化が制限されるという問題があった。
【００４０】
また、使用する感光性材料の厚さやパターン寸法によっては、パターン要素が極めて解像性良く重畳され、パターン要素が円形ではなく、図１７に示すような八角形や角を曲線状に丸めた四角形とした方が良い場合がある。
【００４１】
しかしながら、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部は円形であり、パターン要素を図１７に例を示すような任意の形状とすることはできなかった。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記の課題を解決するため、射出口を配列した光ファイバー群と、該光ファイバー群の各光ファイバー素線に光を供給するか否かを制御して任意に配光する手段と、該光ファイバー群の射出口の明暗を投影して被露光基板上に光像を形成する投影光学系と、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板とを相対的に間欠移動もしくは連続移動させる機構、とを有し、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板との相対的な間欠移動もしくは連続移動の間の、該光ファイバー群の射出口明暗の投影露光結果を、被露光基板上で重畳させて繋ぎ合わせる光ファイバーマトリックス投影露光装置において、前記光ファイバー群の射出口に近接または密着させて、該光ファイバー群を構成する光ファイバー素線のコア部よりも小さい開口群を有する開口制限マスクを配し、該開口制限マスクの射出側開口を要素光源として投影露光する。
【００４３】
また、射出口を配列した光ファイバー群と、該光ファイバー群の各光ファイバー素線に光を供給するか否かを制御して任意に配光する手段と、該光ファイバー群の射出口の明暗を投影して被露光基板上に光像を形成する投影光学系と、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板とを相対的に間欠移動もしくは連続移動させる機構、とを有し、前記光ファイバー群の射出口と被露光基板との相対的な間欠移動もしくは連続移動の間の、該光ファイバー群の射出口明暗の投影露光結果を、被露光基板上で重畳させて繋ぎ合わせる光ファイバーマトリックス投影露光装置において、前記光ファイバー群の射出口の近傍に、該光ファイバー群を構成する光ファイバー素線の各コア部から射出される光線をそれぞれ集光する集光光学系を設け、前記集光光学系からの射出光線を光ファイバー素線のコア部より小さい開口群を有する開口制限マスクに導き、該開口制限マスクの射出側開口を要素光源として投影露光する。
【００４４】
さらに、Ｎを３以上の正の整数、該光ファイバー素線の配列ピッチをｐとする時、前記開口制限マスクの開口群を直径が（２ｐ／Ｎ）×（０．８５〜１．１５）の範囲の円形または擬似円形とする。
【００４５】
上記の手段により、光ファイバーマトリックス投影露光におけるパターン要素の形状、寸法を任意に設定できるようになし、より微細で形状精度の高い微細パターンを効率良く転写できるようにできる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。任意の露光光線照明装置から発せられる露光光線１を集光光学系２により光ファイバー群３の入射側に導く。光ファイバー群３の入口には、各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎にシャッター４ａ、４ｂ、・・・、４ｎを設け、露光光線１の供給・非供給を制御する。
【００４７】
フィルター６ａ、６ｂ・・・、６ｎは各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎからの射出光の強度を均一にそろえるためのフィルターである。露光波長を選択するためのフィルターを兼ねてもよい。
【００４８】
図を分かり易くするため、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎを少数の本数として描いてあるが、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの本数は任意である。
【００４９】
図１では露光光線１を光ファイバー群３に入れる前にフィルター６ａ、６ｂ・・・、６ｎやシャッター４ａ、４ｂ、・・・、４ｎを配置したが、特願２０００−１０５５４７に開示されているように、露光光線１を一旦光ファイバー群３に入れた後、光ファイバー長さの途中に各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎にフィルター６ａ、６ｂ・・・やシャッター４ａ、４ｂ、・・・、４ｎを配置しても良い。フィルター６ａ、６ｂ・・・とシャッター４ａ、４ｂ、・・・、４ｎの配置順序も任意である。
【００５０】
各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎に隔壁を入れてもよい。また、ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配置間隔は図１では密着配置で描いてあるが、任意でよい。また、入射側と射出側で配置間隔が異なってもよい。
【００５１】
また、各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部に露光光線１を効率良く導入するための集光光学系２の構成は任意であり、適宜レンズやミラーを配置すればよい。
【００５２】
図１では、全部の光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの入射側にあたかも一つの共通光源からの露光光線１が集光光学系２を介して照射されるかのように描いてあるが、光源の構成は任意であり、複数の光源で照明してもよく、各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎に発光ダイオード等の小さい光源を設けてもよい。
【００５３】
このように構成した光ファイバー群３の射出口をマトリックス状に並べ、投影露光するパターンを明暗表示する。光ファイバー群３の射出口のマトリックス形状は、単列のラインマトリックス、多列のラインラインマトリックスまたは２次元マトリックス等任意である。
【００５４】
光ファイバー群３の射出口に明暗表示されたパターン形状は、投影レンズ等の投影光学系８によって被露光基板９上に付した感光性材料上に結像され、明部からの射出光が到達する像の明部に相当する部分の感光性材料が露光されて感光する。１０ａ、１１ａは光ファイバー素線３ａから射出されて投影光学系８に入る光線と投影光学系８を出て被露光基板９に到達する光線を示している。
【００５５】
１２は光ファイバー群３の射出口を取り付けた光ファイバーステージ、１３は被露光基板ステージであり、光ファイバーステージ１２および／または被露光基板ステージ１３により光ファイバー群３の射出口と被露光基板９とを相対的に移動もしくは走査する。
【００５６】
図１１に示した従来の投影露光装置との相違点は、光ファイバー群３の射出口に各光ファイバー素線のコア部を所定の形状に整形するための開口制限マスク７を設けた点である。
【００５７】
図２は単列光ファイバーマトリックスに対する開口制限マスク７の実施形態の例を示す。図（ａ）は遮光板２０ａに開口を設けた開口制限マスク７の断面を示し、図（ｂ）は開口の平面配置と形状を説明する図である。図（ａ）は図（ｂ）のＡＡ断面を矢印の方向から見た図である。開口の数は光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの数に合わせて任意である。
【００５８】
開口制限マスク７は各光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部２３の周辺とクラッド部２４を遮光する。図２は、開口制限マスク７によりコア部２３の開口直径を光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの約２／３にすることを意図した例、すなわちＮ＝３の場合の例である。
【００５９】
図２において、円形の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎの外側に設けたスリット２２ａ、２２ｂは光ファイバー群３の射出口に対して開口制限マスク７の開口群２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせするためのスリットである。スリット２２ａ、２２ｂの形状は任意であり、該スリット２２ａ、２２ｂを該光ファイバー群３の射出口を取り囲んで設ければ、該光ファイバー群３の射出口がスリット２２ａ、２２ｂにはみ出さないように開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせすればよい。
【００６０】
該光ファイバー群３の射出口の周辺に位置合わせマークを設けておき、該位置合わせマークと合致する位置に開口制限マスク７の位置合わせマークを設け、該光ファイバーマトリックスに対して開口制限マスク７の開口を位置合わせするようにしてもよい。
【００６１】
図３は俵積み配置の複列光ファイバーマトリックスに対する開口制限マスク７の例を示す。図（ａ）は遮光板２０ｂに開口を設けた開口制限マスク７の断面を示し、図（ｂ）は開口の平面配置と形状を説明する図である。図（ａ）は図（ｂ）のＡＡ断面を矢印の方向から見た図である。
【００６２】
この例も、開口制限マスク７によりコア部２３の開口直径を光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの配列ピッチの約２／３にすることを意図した例、すなわちＮ＝３の場合の例である。開口の数は光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの数に合わせて任意である。
【００６３】
図３において、円形の開口群の外側に設けたスリットは２２ａ、２２ｂは図２の場合と同様、光ファイバー群３の射出口に対して開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせするためのスリットである。スリット２２ａ、２２ｂの形状は任意であり、該スリット２２ａ、２２ｂを該光ファイバー群３の射出口を取り囲んで設ければ、該光ファイバー群３の射出口がスリット２２ａ、２２ｂにはみ出さないように開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせすればよい。
【００６４】
該光ファイバー群３の射出口の周辺に位置合わせマークを設けておき、該位置合わせマークと合致する位置に開口制限マスク７の位置合わせマークを設け、該光ファイバーマトリックスに対して開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせするようにしてもよい。
【００６５】
図４は透過性の基板２５に遮光体２６を付着させて作成した開口制限マスク７の例である。開口制限マスク７は、この例のように、透過性の基板２５に金属膜や金属酸化膜等の遮光体２６を設けて作成しても良い。開口の数は光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの数に合わせて任意である。
【００６６】
図４において、円形の開口群を囲んで設けた四角形のスリット２７は光ファイバー群３の射出口に対して開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを位置合わせするためのスリットである。
【００６７】
透過性の基板に遮光体を付着させているので、図２や図３におけるスリット２２ａ、２２ｂを連続した一つの四角形のスリット２７とすることができる。勿論、図２や図３のように分割した穴やスリットを設けてもよい。
【００６８】
該光ファイバー群３の射出口の周辺に位置合わせマークを設けておき、該位置合わせマークと合致する位置に開口制限マスク７の位置合わせマークを設け、該光ファイバー群３の射出口に対して開口制限マスク７の開口を位置合わせするようにしてもよい。
【００６９】
光ファイバーマトリックスに対して開口制限マスク７の開口を位置合わせするために用いるスリット、位置合わせマークの形状は任意である。
【００７０】
金属膜や金属酸化膜等の遮光体２６の面は図１の光ファイバー群３の射出口７側に設置しても、投影レンズ等の投影光学系８側に設置しても良い。設置する表裏の向きによって開口制限マスク７の開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎの投影光学像のできる位置が投影光学系８の焦点方向にわずかに変化することはあるが、透過性の基板２５を像質の変わらない範囲の薄い基板とすれば問題ない。
【００７１】
図５は開口の形状を円形以外の擬似円形形状とした開口制限マスク７の例である。例として八角形の開口の場合を示した。開口の形状は図１７（ｂ）や（ｃ）に示すように八角形や四角形の角を適当な曲線で丸めた形状など任意の擬似円形でもよい。また、透過性の基板２５上に遮光体２６により開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを形成した例を示したが、図２または図３のごとく遮光板に開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを形成してもよいことは言うまでもない。
【００７２】
このようにして開口制限マスク７によって図１の光ファイバー群３の射出口において、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部の周辺を遮光すると、開口制限マスク７の開口形状が投影レンズ等の投影光学系８によって被露光基板９上に付した感光性材料上に結像されて、パターン要素となる。
【００７３】
すなわち、（開口制限マスク７の開口寸法）×（投影光学系の縮小率）が基本的なパターン要素の寸法となる。このパターン要素寸法は、（コア部の直径）×（投影光学系の縮小率）よりも小寸法である。したがって、従来よりも微細な投影露光転写パターンを得ることができる。
【００７４】
しかしながら、図１に示したように開口制限マスク７で単純に光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎのコア部の周辺を遮光すると、コア部から射出される光線のうち開口制限マスク７で遮られる光線が露光に使用されず無駄となる。
【００７５】
図６は上記の無駄光線を低減した本発明の別の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。光ファイバー群３の射出口でコア部から射出される光線を集光光学系３１により集光し、かつ、発散角を整えて開口制限マスク７に導く。
【００７６】
図６では、集光光学系３１を単純なレンズであるかのように描いたが、任意の光学系からなる集光光学系３１を用い、該集光光学系から射出される光束の発散角を任意に調整し、投影露光に都合のよい光束にすればよい。
【００７７】
集光光学系３１は、図１の光ファイバー群３の射出口と離して設置しても良く、射出口に密着または接着しても良い。
【００７８】
また、図６では集光光学系３１が一体であるかのように示したが、光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎ毎に個別にレンズ系を配置してもよい。
【００７９】
遮光板２０ｃに開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを形成した例を示したが、図４または図５のごとく透過性の基板２５上に遮光体２６により開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを形成してもよいことは言うまでもない。
【００８０】
３２は光ファイバー移動ステージ１２に遮光板２０ｃを取り付けるための開口制御板取付け部品である。また、３３ａ、３３ｂは位置合わせマークである。開口２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎが光ファイバー素線３ａ、３ｂ、・・・、３ｎに対応するように、遮光板２０ｃを開口制御板取付け部品３２に位置合わせするためのマークであり、形状、寸法、個数は任意である。
【００８１】
このように構成すると、光ファイバー群３の射出口から射出される光線の多くを開口制限マスク７の開口に導くことができ、光線の利用効率を上げることができる。
【００８２】
また、開口制限マスク７の開口から射出される光束の発散角を投影光学系８に導くのに都合が良いように調整できる。
【００８３】
図７は本発明のさらに別の実施例の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。本実施例は、開口制限マスク７でコア部の一部を制限した光ファイバーマトリックスとコア部からの射出光を制限しない光ファイバーマトリックスとを設けたことが特徴である。
【００８４】
微細でない大きいパターンを開口制限マスク７を設けない光ファイバーマトリックスで形成し、微細なパターンを開口制限マスク７を設けた光ファイバーマトリックスで形成する。露光光線は両方の光ファイバーマトリックスそれぞれに専用としてもよく、図７に示したように兼用としてもよい。
【００８５】
光ファイバー移動ステージ４１により、使用する方の光ファイバー群３、シャッター群４、フィルター群６などを投影光学系の位置に移動して露光を行う。
【００８６】
このようにすれば、大きいパターンを短時間に効率的に投影露光転写できるとともに、（コア部の直径）×（投影光学系の縮小率）よりも微小寸法のパターンを投影露光転写できる。
【００８７】
複数の種類の開口制限マスクを付けた光ファイバーマトリックスを２個以上設け、適宜使い分けても良い。また、複数の種類の開口制限マスクを付けた光ファイバーマトリックスのほかに開口制限マスクを設けない光ファイバーマトリックスも用意し、複数の開口制限マスクを付けた光ファイバーマトリックスと適宜使い分けても良い。
【００８８】
図８は本発明のさらに別の実施例の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。本実施例は、光ファイバー群３の射出口に取り付ける開口制限マスク７を着脱可能または交換可能としたことを特徴とする。４５は開口制限マスク７の格納庫であり、任意の枚数の交換用開口制限マスク４６ａ、４６ｂを格納している。４７は開口制限マスク７のキャリヤーアーム、４８は回転軸、４９はキャリヤーアーム４７を任意の位置、回転角度に動かすための駆動装置である。
【００８９】
このようにすれば、パターン寸法に応じて開口制限マスク７を着脱したり、交換したりできる。したがって、微細でない大きいパターンを開口制限マスク７を設けない光ファイバーマトリックスで形成し、微細なパターンを開口制限マスク７を設けた光ファイバーマトリックスで形成できる。開口制限マスク４６ａ、４６ｂとの交換により、各種のパターン要素を使い分けてもよい。
【００９０】
【実施例】
図９は開口制限マスクの実施例の顕微鏡写真であり、図（ａ）が外径１２５μｍ、コア径１１５μｍの光ファイバーを密着配置して構成した単列光ファイバーマトリックス用の穴径５０μｍの開口制限マスク、図（ｂ）が外径１２５μｍ、コア径１１５μｍの光ファイバーで構成された密着配置俵積み複列光ファイバーマトリックス用の穴径５０μｍの開口制限マスクである。
【００９１】
いずれも、光ファイバーの配列ピッチの約２／５の要素パターンを得ることを意とした例であり、周囲に設けた矩形状のスリットが位置合わせ用スリットである。
【００９２】
図１０は図９（ａ）に示した開口制限マスクを取り付けた１／４０縮小の本発明の光ファイバーファイバーマトリックス投影露光装置により形成した微細ホールパターンの転写寸法を開口制限マスクを付けない場合と比較して示したグラフである。コア径が１１５μｍの光ファイバーに開口径５０μｍの開口制限マスクを取り付けたことにより、ほぼ射出口の要素光源の大きさに比例して微細化されたパターンが転写できることを確認した。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、（光ファイバー素線のコア部の直径）×（投影光学系の縮小率）よりも小寸法のパターン要素を用いた光ファイバーマトリックス露光を行うことができる。
【００９４】
したがって、従来よりも微細な任意のパターンを、原図となるレチクルやマスク等の原図基板を用いることなく簡便に形成することができる。
【００９５】
また、パターン要素を接続露光する際、均一に露光するにはパターン要素の配列ピッチの整数分の１間隔で露光することが好ましく、滑らかに効率的に接続露光するにはパターン要素の大きさがその露光間隔の２倍程度であることが好ましいが、本発明によれば、開口制御板によりパターン要素の寸法、形状を任意に設定できるため、露光間隔に応じて適切な寸法、形状のパターン要素を用いて露光することができる。したがって、効率的に滑らかで均一なパターンを形成することができる。
【００９６】
よって、本発明を集積回路、光素子、電子部品、光部品、マイクロマシン部品等の少量多品種生産品の微細パターンの作成に用いれば、高性能化、低価格化、短納期化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。
【図２】本発明に用いる開口制限マスクの構成図である。
【図３】本発明に用いる別の開口制限マスクの構成図である。
【図４】本発明に用いるさらに別の開口制限マスクの構成図である。
【図５】本発明に用いるさらに別の開口制限マスクの構成図である。
【図６】本発明に用いるさらに別の開口制限マスクの構成図である。
【図７】本発明の光ファイバーマトリックス投影露光装置の別の構成図である。
【図８】本発明の光ファイバーマトリックス投影露光装置のさらに別の構成図である。
【図９】開口制限マスクの実施例の顕微鏡写真である。
【図１０】本発明による微細ホールパターンの転写寸法を開口制限マスクを付けない場合と比較して示したグラフである。
【図１１】従来の光ファイバーマトリックス投影露光装置の構成図である。
【図１２】光ファイバー群の断面形状である。
【図１３】円形のパターン要素を適宜オーバーラップしながら露光する説明図である。
【図１４】円形のパターン要素を走査して露光する説明図である。
【図１５】円形のパターン要素相互間の露光ピッチが大き過ぎる時に生ずる外形の凹凸についての説明図である。
【図１６】露光ピッチと線幅変化率との関係である。
【図１７】円形でないパターン要素の形状例である。
【符号の説明】
１  露光光線
２  集光光学系
３  光ファイバー群
４  シャッター群
７  開口制限マスク
８  投影光学系
９  被露光基板
１２  光ファイバー移動ステージ
１３  被露光基板移動ステージ
２０  遮光板
２１ａ  開口制限マスクの開口
２２ａ  スリット
２５  透過性の基板
２６  遮光体
２７  スリット
３１  集光光学系
３２  開口制御板取付け部品
３３ａ  位置合わせマーク
４１  光ファイバー移動ステージ
４５  開口制限マスク７の格納庫
４６ａ  交換用開口制限マスク
４７  開口制限マスクのキャリヤーアーム
４８  回転軸
４９  キャリヤーアームの駆動装置
５１  円形のパターン要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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